輻射加固型可調線性穩壓器LM117HVQML - SP的技術剖析與應用指南

在電子設備的設計領域，尤其是對可靠性和穩定性要求極高的航天等特殊應用場景中，穩壓器的性能起著至關重要的作用。今天，我們就來深入探討一款備受關注的輻射加固型可調線性穩壓器——LM117HVQML - SP。

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一、產品概述

LM117HVQML - SP是一款具有卓越性能的3端正電壓線性穩壓器，能夠在1.2V至57V的輸出范圍內提供高達0.5A的電流。它的使用非常簡便，僅需兩個外部電阻就能輕松設置輸出電壓。而且，其線路和負載調節性能優于標準的固定穩壓器。

這款穩壓器采用“浮動”設計，僅關注輸入 - 輸出差分電壓，這使得只要不超過最大輸入 - 輸出差分，它就能對數百伏的電源進行有效調節。同時，它還具備全面的過載保護功能，包括電流限制、熱過載保護和安全區域保護，即使調整端斷開，所有過載保護電路仍能正常工作。

二、關鍵特性

（一）輻射加固特性

它具有輻射硬度保證（RHA），總電離劑量（TID）可達100 krad(Si)，并提供高劑量率（HDR）50 - 300 rad(Si)/s和低劑量率（LDR）10 mrad(Si)/s兩種選擇，這使得它在輻射環境下依然能穩定工作，非常適合航天衛星等應用場景。

（二）輸出特性

1. 可調輸出：輸出電壓可低至1.2V，并且能夠在較寬的范圍內進行調節，滿足不同的應用需求。
2. 輸出電流：指定輸出電流為0.5A，能夠為負載提供穩定的功率支持。
3. 電流限制：電流限制不受溫度影響，確保在不同的工作溫度下都能穩定工作。
4. 短路保護：輸出具備短路保護功能，有效保護穩壓器和負載免受短路故障的影響。

三、應用領域

LM117HVQML - SP的典型應用場景是衛星電力系統（EPS）。在衛星這樣的復雜環境中，對電源的穩定性和可靠性要求極高，而這款穩壓器的輻射加固特性和全面的保護功能使其能夠勝任這一任務。

四、技術規格詳解

（一）絕對最大額定值

在使用穩壓器時，必須嚴格遵守絕對最大額定值，否則可能會導致設備永久性損壞。LM117HVQML - SP的輸入 - 輸出電壓差分范圍為 - 0.3V至60V，存儲溫度范圍為 - 65°C至150°C，最大結溫為150°C，引腳溫度（金屬封裝）為300°C。

（二）ESD額定值

其人體模型（HBM）靜電放電額定值為±2000V，這意味著在操作過程中需要注意靜電防護，以避免靜電對設備造成損壞。

（三）推薦工作條件

推薦的工作溫度范圍為 - 55°C至125°C，輸入電壓范圍為4.25V至60V。在這個范圍內使用穩壓器，能夠保證其性能的穩定性和可靠性。

（四）熱信息

不同封裝的熱阻不同，例如TO - 39（NDT）3引腳封裝在靜止空氣中的結 - 環境熱阻為186°C/W，在500 LF/min空氣流中的結 - 環境熱阻為64°C/W；CFP（NAC）16引腳封裝在靜止空氣中的結 - 環境熱阻為130°C/W，在500 LF/min空氣流中的結 - 環境熱阻為80°C/W。了解這些熱信息有助于在設計散熱系統時做出合理的選擇。

（五）電氣特性

包括參考電壓、線路調節、負載調節、熱調節、輸出短路電流、紋波抑制等參數。這些參數在不同的測試條件下有不同的取值范圍，例如參考電壓在不同的輸入 - 輸出差分電壓和溫度條件下，其值在1.2V至1.45V之間變化。

（六）參數漂移

在壽命測試中，一些參數會發生漂移，如參考電壓、線路調節、調整引腳電流等。了解這些參數漂移情況有助于評估設備在長期使用過程中的性能穩定性。

（七）質量一致性檢驗

按照MIL - STD - 883方法5005進行分組檢驗，包括靜態測試、動態測試、功能測試和開關測試等，在不同的溫度條件下（25°C、125°C、 - 55°C）進行，以確保產品質量符合標準。

（八）典型特性

通過一系列的圖表展示了負載調節、電流限制、調整電流、壓差電壓、溫度穩定性、最小工作電流、紋波抑制、線路瞬態響應、負載瞬態響應等典型特性。這些特性直觀地反映了穩壓器在不同工作條件下的性能表現。

五、設計與應用要點

（一）設置輸出電壓

在實際應用中，LM117HVQML - SP在輸出和調整端之間會產生一個標稱1.25V的參考電壓 (V{REF}) ，輸出電壓可以通過公式 (V{OUT }=V{REF }left(1+frac{R 2}{R 1}right)+I{ADJ} R 2) 計算得出。為了減小調整引腳電流 (I{ADJ}) 帶來的誤差，需要確保輸出有足夠的負載電流。可以通過合理選擇電阻分壓器，使其能夠吸收最大指定輸出負載電流5mA（標稱），這樣既能滿足最小負載電流要求，又能減小 (I{ADJ}) 誤差項。

（二）負載調節

要獲得最佳的負載調節性能，連接在調整端和輸出端之間的電流設置電阻（通常為240Ω）應直接連接到穩壓器的輸出（外殼），而不是靠近負載。這樣可以避免線路壓降對參考電壓產生影響，從而提高調節精度。對于TO - 39封裝，還需要注意盡量減小輸出引腳的線長，并且可以將R2的接地端靠近負載接地，以實現遠程接地感應，進一步提高負載調節性能。

（三）外部電容

1. 輸入旁路電容：建議使用輸入旁路電容，0.1μF的陶瓷電容或1μF的固體鉭電容適用于大多數應用場景。當設備距離輸入濾波電容超過6英寸時，輸入旁路電容尤為重要。
2. 調整端旁路電容：調整端可以接地旁路，以提高紋波抑制能力。使用10μF的旁路電容可以在任何輸出電平下獲得80dB的紋波抑制比，但超過10μF后，在120Hz以上的頻率下對紋波抑制的改善效果不明顯。
3. 輸出電容：雖然LM117HVQML - SP在沒有輸出電容的情況下也能穩定工作，但某些外部電容值（500pF至5000pF）可能會導致過度振蕩。建議在輸出端使用1μF的固體鉭電容（或25μF的鋁電解電容），以確保穩定性。增加負載電容大于10μF可以進一步提高環路穩定性和輸出阻抗。

（四）保護二極管

當使用外部電容時，有時需要添加保護二極管，以防止電容通過低電流點向穩壓器放電。例如，當輸出電容連接到穩壓器且輸入短路時，輸出電容會向穩壓器輸出放電，可能會損壞IC。對于輸出電容為25μF或更小的情況，通常不需要使用二極管；而對于調整端旁路電容，在輸出電壓大于25V且電容值較大時，需要添加保護二極管。

六、典型應用電路

文檔中給出了多種典型應用電路，如1.2V - 45V可調穩壓器、數字選擇輸出、5V邏輯穩壓器帶電子關斷、慢開啟15V穩壓器、可調穩壓器帶改善紋波抑制、高穩定性10V穩壓器、高電流可調穩壓器、0V - 30V穩壓器、功率跟隨器、5A恒壓/恒流穩壓器、1A電流穩壓器、1.2V - 20V穩壓器帶最小編程電流、高增益放大器、低成本3A開關穩壓器、4A開關穩壓器帶過載保護、精密電流限制器、跟蹤預穩壓器、可調多片板載穩壓器帶單控制、交流電壓穩壓器、12V電池充電器、50mA恒流電池充電器、可調4A穩壓器、電流限制6V充電器等。這些應用電路為工程師在不同的設計場景中提供了參考。

七、電源供應與布局建議

（一）電源供應

輸入電源的電壓應確保不超過最大輸入 - 輸出差分電壓，并且盡量滿足最小壓差電壓要求，同時保留一定的余量，以保證穩壓器正常工作。建議使用輸入電容，特別是當輸入引腳距離電源較遠時。

（二）布局

在PCB布局時，要確保承載負載電流的走線足夠寬，以減少寄生走線電感。盡量縮短從 (V{OUT}) 到ADJ的反饋環路，以提高穩定性。為了提高電源抑制比（PSRR），可以在ADJ引腳放置旁路電容，并使其盡可能靠近IC。當 (V{IN}) 短路到地時，需要在 (V{OUT}) 到 (V{IN}) 之間放置外部二極管，以保護IC；當ADJ引腳放置大旁路電容且 (V{OUT}) 短路到地時，需要在ADJ到 (V{OUT}) 之間放置外部二極管。這些二極管應靠近相應的引腳，以提高其有效性。

八、器件與文檔支持

（一）器件支持

需要注意TI對于第三方產品的免責聲明，TI不保證第三方產品的適用性或提供相關擔保。

（二）文檔支持

提供了一系列相關文檔，如LM117HVQML - SP的中子位移損傷（NDD）特性、芯片數據手冊、高可靠性零件編號系統、可調IC電源穩壓器的應用、提高電源可靠性的方法、電壓穩壓器微調的新生產技術、LDO基礎知識等。

（三）文檔更新通知

可以通過ti.com上的設備產品文件夾訂閱更新通知，每周接收產品信息的變化摘要，并查看修訂文檔中的修訂歷史。

（四）支持資源

TI E2E?支持論壇是工程師獲取快速、可靠答案和設計幫助的重要途徑，可以搜索現有答案或提出自己的問題。

（五）靜電放電注意事項

由于該集成電路容易受到靜電放電（ESD）的損壞，因此在操作過程中需要采取適當的預防措施，避免因ESD導致設備性能下降或完全失效。

九、總結

LM117HVQML - SP是一款性能卓越、功能強大的輻射加固型可調線性穩壓器，適用于對電源穩定性和可靠性要求極高的衛星等應用場景。在設計過程中，工程師需要充分了解其技術規格和應用要點，合理選擇外部元件，優化PCB布局，以確保穩壓器能夠發揮最佳性能。同時，要關注器件和文檔支持，及時獲取最新信息，解決設計過程中遇到的問題。希望本文能為電子工程師在使用LM117HVQML - SP進行設計時提供有價值的參考。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。